Cesium-133-atomer vibrerar med en mycket exakt frekvens på 9 192 631 770 hertz. Det betyder att de svänger 9 192 631 770 gånger per sekund. Denna frekvens är så exakt att den har använts för att definiera den andra, som är bastidsenheten i International System of Units (SI).
Rubidium-87-atomer vibrerar också med en mycket exakt frekvens på 6 834 682 610 hertz. Denna frekvens används också för att definiera den andra.
Atomklockor fungerar genom att mäta frekvensen av atomernas vibrationer. Detta görs genom att placera atomerna i ett magnetfält och sedan utsätta dem för en mikrovågssignal. Mikrovågssignalen får atomerna att vibrera med en högre frekvens. Skillnaden mellan de två frekvenserna mäts och används för att beräkna tiden.
Atomklockor kan mäta tid med en noggrannhet på en sekund varje miljard år. Detta gör dem extremt användbara för applikationer som satellitnavigering, telekommunikation och vetenskaplig forskning.
Här är en mer detaljerad förklaring av hur atomklockor fungerar:
1. Atomerna placeras i en vakuumkammare.
Detta görs för att eliminera effekterna av luftmotstånd, som kan störa atomernas vibrationer.
2. Atomerna kyls till en mycket låg temperatur.
Detta görs för att bromsa atomernas rörelse och göra deras vibrationer mer exakta.
3. Atomerna är placerade i ett magnetfält.
Det magnetiska fältet får atomerna att rikta in sig på ett specifikt sätt. Detta är nödvändigt för nästa steg.
4. Atomerna utsätts för en mikrovågssignal.
Mikrovågssignalen får atomerna att vibrera med en högre frekvens. Skillnaden mellan de två frekvenserna mäts och används för att beräkna tiden.
Atomklockor är extremt komplexa och exakta enheter. De har revolutionerat sättet vi mäter tid och är avgörande för många moderna tekniker.
